JP2004252266A - Electrifying device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、帯電装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、潜像担持体との間に設定される所定の間隙を維持するための構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、露光走査あるいはホストコンピュータなどからの画像情報に対応する静電潜像を潜像担持体に形成し、この静電潜像を可視像処理したうえでシートなどの記録媒体に可視像を転写し、転写画像を定着して複写物あるいは印刷出力とする方式がある。
【0003】
上記潜像担持体は、静電潜像形成に先立ち感光層表面を一様帯電されるが、この帯電行程に用いられる構成には、コロナチャージャなどを用いた非接触帯電方式および帯電ローラを潜像担持体に接触させて電荷注入が可能な接触帯電方式が知られている。
【0004】
接触帯電方式は、芯金の表面に弾性体層および高抵抗層を順次積層した構成の帯電ローラが用いられ、芯金への所定電圧の印加により潜像担持体表面への電荷注入を行うようになっており、非接触帯電方式に見られるようなオゾンや窒素酸化物(NOx)などの放電生成物の発生がなく環境上での弊害が生じないという理由によって近年多用される傾向にある。
しかし、接触帯電方式では潜像担持体に帯電部材である帯電ローラが直接接触する構成であるために、潜像担持体上に残留するトナーや紙粉などの異物の付着が起きやすくなり、これによって潜像担持体に対する帯電ムラを生じる虞がある。
【0005】
そこで、潜像担持体と帯電ローラとの間に微小間隙、いわゆるギャップを設定し、微小ギャップ内で放電を行うようにした非接触帯電方式があり、このための構成としては、帯電ローラの軸方向端部側の外周面にフィルムを捲装して上述した微小ギャップを設定する構成(例えば、特許文献1)、帯電ローラの軸方向端部に段差あるいは溝を設けてそこにギャップ保持部材を装填した構成が知られており(例えば、特許文献2)、また、帯電ローラの構成としては、芯金外周面に弾性体ではなく樹脂を設けた構成が知られている(例えば、特許文献3)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−194868号公報(段落「0038」欄、図4)
【特許文献2】
特開2002−55508号公報(段落「0018」欄、図5)
【特許文献3】
特開2001−337515号公報(段落「0020」欄、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
帯電ローラの構成に用いられる弾性部材としてゴムが相当している場合には、高精度な切削加工を行うことが困難であり、また、熱膨張が大きい部材であることが原因して使用環境によりギャップの維持精度がきわめて悪い。
一方、弾性材料に代えて樹脂材料を用いた場合には、硬度が安定していることから加工精度が得やすくまた加工が容易である反面、ギャップ部材としてフィルム状に形成して帯電ローラに用いた場合には、経時の摺擦による摩耗が発生することでギャップ精度を維持できなくなる虞がある。また、潜像担持体として有機感光体を用いた場合には、感光体材料よりも硬度が高いギャップ保持部材の接触により感光体表面が損傷を受けることもある。
【0008】
ギャップ精度を維持する目的でギャップ保持部材に用いられる材料の摩耗を考慮してフィルムの場合よりも厚くしてこれを帯電ローラ表面に設けることも考えられ、例えば、上記特許文献2に示されているように、そのギャップ保持部材を帯電ローラの段差部に設けて外れないように保持しておくことも考えられる。
【0009】
しかし、ギャップ保持部材を帯電ローラに装填した場合、帯電ローラとの間での滑り、換言すれば、摩擦関係による回転を抑えるようにはなっていない。このため、経時的に帯電ローラとギャップ保持部材との間に滑りが生じるとギャップ保持部材が熱膨張し、これによりギャップ部材の厚さ方向の寸法変化によりギャップの大きさが変化してしまうことになる。特に、熱膨張により厚さが大きくなるとギャップが所定以上となり、異常放電が発生することもある。異常放電は一様帯電を得ることができず、帯電ムラや感光層の破壊ばかりでなく、形成される画像濃度や階調性において所期条件と異なる画像が得られることになる。
【0010】
本発明の目的は、上記従来の帯電装置、特に潜像担持体との間に微小ギャップを維持して帯電を行う構成を対象として、ギャップ精度を確実に維持して異常放電などの弊害を防止することができる構成を備えた帯電装置および画像形成装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、芯金外周面に帯電可能な材料層を形成し、該帯電可能な材料層の表面に捲装されて該材料層表面から突出して相手側に接触することでギャップを形成可能なギャップ保持部材とを備えた帯電ローラを用いる帯電装置において、上記帯電可能な材料層表面の一部が滑り止め部として構成されていることを特徴としている。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明に加えて、上記滑り止め部は、少なくとも上記ギャップ保持部材が位置する領域を含むことを特徴としている。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明に加えて、上記材料層表面における上記ギャップ保持部材が位置する領域の一部の表面粗さが上記材料層表面よりも大きくされていることを特徴としている。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のうちの一つに記載の発明に加えて、上記帯電可能な材料層にはイオン導電性材料を含有する樹脂材料が用いられていることを特徴としている。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項1乃至3のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ギャップ保持部材は、フッ素を含む絶縁性材料で構成されていることを特徴としている。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に平行する深さ10〜1000(μm)の溝が複数形成されていることを特徴としている。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項1乃至5のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に対して傾斜角を有する深さ10〜1000(μm)の溝が複数形成されていることを特徴としている。
【0018】
請求項8記載の発明は、請求項1乃至7のうちの一つに記載の帯電装置を画像形成装置に用い、上記ギャップ保持部材と潜像担持体との間のギャップを100μm以下に設定されていることを特徴としている。
【0019】
請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明に加えて、上記帯電装置における帯電可能な材料層と潜像担持体との間での放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳して印加して帯電行程を実施することを特徴としている。
【0020】
請求項10記載の発明は、請求項8または9記載の発明に加えて、上記帯電装置には上記帯電可能な材料層を清掃するクリーニング部材が設けられ、該クリーニング部材は上記材料層の幅方向で上記ギャップ保持部材を含んで成層可能な構成を備えていることを特徴としている。
【0021】
請求項11記載の発明は、請求項8乃至10のうちの一つに記載の発明に加えて、少なくとも上記潜像担持体および帯電装置が纏められて収納されてユニット構造とされてこれら潜像担持体および帯電装置を配置する筐体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備えていることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例により、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本実施形態によるベルト装置が適用される画像形成装置の一つを示す図であり、以下に請求項14乃至16記載の発明の実施形態について説明する。
図1に示す画像形成装置は、上述した4連タンデム方式によりフルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。
画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【0023】
図1に示す画像形成装置20は、色分解毎の画像を転写体として用いられる転写ベルトに吸着した紙などの記録シートに重畳転写することによりカラー画像が潜像担持体から直接記録シートに形成される方式が用いられている。
【0024】
図1において、画像形成装置20は、次に挙げる各装置を備えている。
原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置21M、21C、21Y、21BKと、各作像装置21M、21C、21Y、21BKに対向して配置された転写装置22と、各作像装置21M、21C、21Y、21BKと転写装置22とが対向する転写領域に記録シートを供給するシート供給手段としての手差しトレイ23、給紙装置24に装備されている第1給紙カセット24A、第2給紙カセット24Bと、該手差しトレイ23、給紙カセット24、24から搬送されてきた記録シートを作像装置21M、21C、21Y、21BKによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ30と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置1である。定着装置1は、詳細を説明しないが、画像と対向する側に加熱されたベルトが配置されているベルト定着方式を採用した構成とされている。このため、定着装置1には、ベルトを加熱するための熱源およびベルトに対向してシートを挟持搬送しながら定着領域であるニップ部を構成する定着ローラおよび加圧ローラが装備され、ベルトは定着ローラと熱源との間に掛け回されて上記ニップ部を通過する構成とされている。
【0025】
転写装置22は、転写体として複数のローラに掛け回されているベルト(以下、これを転写ベルトという)22Aが用いられ、詳細は図2において説明するが、各作像装置における感光体ドラムと対向する位置には転写バイアスを印加する転写バイアス手段22M、22C、22Y、22BKがそれぞれ配置され、さらに転写ベルト22Aの移動方向(図1中、矢印で示す方向)において第1色目を転写される側には、第1色目の転写に先立ち記録シートを転写ベルト22Aに吸着させるための吸着用バイアスを印加する吸着用バイアス手段31が転写ベルト22Aに当接可能に配置されている。
本実施形態における転写装置22に用いられる転写ベルト22Aは、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型して構成されている。これらの転写ベルト用材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【0026】
画像形成装置20は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、OHPシートや、カード、ハガキといった90K紙、坪量約100g/m2相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをも記録シートとして用いることが可能である。
【0027】
図2は、各作像装置の詳細を示す図であり、各作像装置21M、21C、21Y、21BKは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色は異なるが、その構成が同様であるから、作像装置21Mの構成を各作像像装置21M、21C、21Y、21BKの代表として説明する。
作像装置21Mは、静電潜像担持体としての感光体ドラム25M、感光体ドラム25Mの回転方向(図2に示す構成では時計方向)に沿って順に配置されている帯電装置27M、現像装置26M、クリーニング装置28Mを有し、帯電装置27Mと現像装置26Mとの間で書き込み装置29からの書き込み光29Mにより色分解された色に対応する画像情報に応じた静電潜像を形成する構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。
【0028】
上記構成を備えた画像形成装置20では、次の行程および条件に基づき画像形成が行われる。なお、以下の説明では、各作像装置を代表して符号21Mで示したマゼンタトナーを用いて画像形成が行われる作像装置を対象として説明するが、他の作像装置も同様であることを前置きしておく。
画像形成時、感光体ドラム25Mは、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置27Mに印加されたACバイアス(DC成分はゼロ)により除電され、その表面電位が基準電位に設定される。
次に感光体ドラム25Mは、帯電装置27Mに対して放電開始電圧の2倍以上のACバイアスを重畳したDCバイアスを印加されることによりほぼDC成分に等しい電位に均一に帯電されて、その表面電位が画像形成プロセス制御部で設定される目標帯電電位に帯電される。
【0029】
感光体ドラム25Mは、一様帯電されると書き込み行程が実行される。書き込み対象となる画像は、図示しないコントローラ部からのデジタル画像情報に応じて書き込み装置29を用いて静電潜像形成のために書き込まれる。つまり、書き込み装置29では、デジタル画像情報に対応して各色毎で2値化されたレーザダイオード用発光信号に基づき発光するレーザ光源からのレーザ光がシリンダレンズ(図示されず)、ポリゴンモータ29A、fθレンズ(図示されず)、第1〜第3ミラー、およびWTLレンズを介して、各色毎の画像を担持する感光体ドラム、この場合には、便宜上、感光体ドラム25M上に照射され、照射された部分の感光体ドラム表面での表面電位がほぼ基準電位となり、画像情報に対応した静電潜像が作像される。
【0030】
感光体ドラム25M上に形成された静電潜像は、現像装置26Mにより色分解色と補色関係にある色のトナーを用いて可視像処理されるが、現像行程では、現像スリーブにACバイアスを重畳したDC電圧が印加されることにより、書き込み光の照射により電位が低下した画像部分にのみトナー(負極性)が現像され、トナー像が形成される。
【0031】
現像行程により可視像処理された各色のトナー画像は、レジストローラ30によりレジストタイミングを設定されて繰り出される記録シートに転写される子甥になるが、記録シートは、転写ベルト22Aに達する前にローラで構成されたシート吸着用バイアス手段31による吸着用バイアスの印加によって転写ベルト22Aに静電吸着されるようになっている。
転写ベルト22Aに静電吸着されて転写ベルト22Aと共に搬送移動する記録シート(便宜上、図2において符号Sで示す)は、各作像装置での感光体ドラムに対向する位置で転写装置22に装備されている転写バイアス手段22M、22C、22Y、22BKによるトナーと逆極性のバイアス印加によって感光体ドラムからトナー像を静電転写される。
【0032】
各色の転写工程を経た転写紙は、転写ベルトユニットの駆動側ローラ(便宜上、図2において符号22A1で示す)で転写ベルト22Aから曲率分離され、定着装置1(図1参照)に向けて搬送され、定着ベルトと加圧ローラとにより構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が転写紙に定着され、その後、片面プリントの場合には、胴内排紙トレイ32(図1参照)、または、外部排紙トレイ33(図1参照)へと排出される。
【0033】
図1に示す画像形成装置20は、記録シートの両面への画像形成が可能な構成を備えている。
図1において、定着装置1を通過した記録シートSは、予め両面画像形成モードが選択されている場合に、両面反転ユニット34に向けて搬送され、同ユニット34内で第1面と第2面とを表裏反転されたうえで、両面搬送ユニット35に搬送される。両面搬送ユニット35から搬送される記録シートSは片面への画像形成時と同様に、レジストローラ30に向け搬送されて転写位置に向け繰り出されるようになっている。記録シートSの第1面および第2面への画像形成が終了して定着装置1を通過した記録シートSは、片面への画像形成時と同様に各排紙ユニットの何れかに排出される。なお、図2中、符号36は転写ベルト22Aのクリーニング装置を示している。
【0034】
転写装置22に装備されている転写ベルト22Aは、駆動ローラ22A1を始めとして複数のローラに掛け回され、各作像部に対向する展張面を構成されている。また、転写ベルト22Aは、フルカラー画像ではなくモノクロ画像を形成する場合には黒色の画像形成部21BKに対してのみシートを対峙させて黒色以外の画像形成部とはシートが対峙しないように黒色以外の作像部から離間(図1中、二点鎖線で示す状態)できる構成とされている。
【0035】
以上のような画像形成装置20において各作像装置に用いられる感光体ドラム、帯電装置、現像装置およびクリーニング装置に関する詳細を説明する。なお、帯電装置における感光体ドラムとの間のギャップ設定に関する構成に関しては後で詳細を説明する。
感光体ドラム25M、25Y、25C、25Bkは、本実施形態の場合、外径がφ30mmに設定され、125mm/secで移動するようになっている。 感光体ドラムの構成は、導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層とが、積層形成されている。
【0036】
導電性支持体は、体積抵抗104Ωcm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの、等が用いられる。
下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、0〜5μmが適当である。
【0037】
電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層の膜厚は、通常は0.01〜5μmである。
【0038】
電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層の厚さは、5〜30μmの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。
【0039】
また感光体には、表層として感光層の保護及び耐久性の向上を目的に保護層を形成しても良い。
【0040】
帯電装置27M、27Y、27C、27Bkは、芯金(便宜上、図2において符号27M1で示す)の外周面に帯電可能な材料層として絶縁性樹脂(便宜上、図2において符号27M2で示す)を配置した帯電ローラで構成され、後述するが、感光体ドラムとの間に所定のギャップを設定するためのギャップ保持部材(便宜上、図2において符号40で示す)が設けられている。
【0041】
現像装置26M、26Y、26C、26Bkは、トナーとキャリアとを混合したに成分系現像剤が用いられるようになっており、このため、現像装置26M、26Y、26C、26Bkには、感光体ドラム21M、21Y、21C、21Bkに対向した現像ローラと現像剤を搬送・撹拌するスクリューとトナー濃度センサとが主要部に備えられている。現像ローラ磁気ブラシを形成可能な構成であり、外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
【0042】
トナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色剤(例えば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック)としては、トナー用として公知のものが使用されている。
着色剤の量は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜15重量部が適当である。
【0043】
電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第4級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部である。
【0044】
トナー粒子には、流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子およびそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー粒子等が用いられる。これら流動性付与剤の粒径は、0.01〜3μmの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子100重量部に対して0.1〜7.0重量部の範囲が好ましい。
【0045】
本実施形態の現像装置に用いられる二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【0046】
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本実施形態において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は20〜60μm程度が適当である。
【0047】
キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【0048】
作像装置21M、21Y、21C、21Bkは、図2に示したように、少なくとも潜像担持体として用いられる感光体ドラムおよび帯電装置を纏めて収納したユニット構造とされ、装置本体の筐体に対して着脱することができるプロセスカートリッジとして用いられるようになっている。筐体に対して着脱できる各色の画像形成が可能なプロセスカートリッジである各作像ユニットは、装置本体の筐体に対して着脱する際の基準として、位置決め主基準部51を設けると共に、手前側位置決め従基準部52と奥側位置決め従基準部53とをブラケット50にそれぞれ一体に設け、各作像ユニット(符号21M、21Y、21C、21Bkで示した構成に相当)を装置本体に装着する際に、それらの基準部により、各作像ユニットを所定の装着位置に確実に位置決めできるようにしている。
【0049】
クリーニング装置は28M、28Y、28C、28Bkは、感光体ドラム25M、25Y、25C、25Bkを対象とする構成と、帯電装置27M、27Y、17C、17Bkを対象とする構成とが設けられており、前者の構成は、感光体ドラム表面に接触するクリーニングブラシ(便宜上、図2において符号28M1で示す)およびクリーニングブレード(便宜上、図2において符号28M2で示す)を備えており、クリーニングブレード28M2により掻き落とされたトナーがクリーニングブラシ28M1によりトナー搬送用のスクリューオーガ28M3に移動させられるようになっている。
【0050】
帯電装置を対象とするクリーニング装置(便宜上、図2において符号270で示す)は、帯電装置を構成する帯電ローラにおける帯電可能な材料層に位置する絶縁樹脂27M2だけでなく、ギャップ保持部材40を含めて接触可能なクリーニングローラが用いられ、ローラ自体は、樹脂材料部分27M2とギャップ保持部材40との径の違いにも適応するように弾性体あるいは可撓性繊維を用いた掻き取り構造が用いられている。
【0051】
帯電装置27M、27Y、27C、27Bkに関する詳細な構成は次の通りである。
帯電装置(便宜上、図2に示した符号27Mを用いて説明する)は、図3に示すように、導電性支持体で形成された芯金27M1と、帯電可能な材料層として用いられる樹脂材料層27M2と、ギャップ保持部材40とで構成されている。
芯金27M1にはステンレスが用いられ、その直径は6〜10mm程度が選択されることにより、切削時あるいは感光体ドラムに対して加圧された場合の撓み変形を防止すると共に加工精度が得られるようにし、さらには、帯電装置の大型化や質量増加を防ぐようになっている。
【0052】
帯電可能な材料層として用いられる樹脂材料層27M2は、106〜109Ωcmの体積抵抗を持つ材料が選択される。これは、抵抗が低すぎると感光体ドラムにおいてピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすくなり、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができないことが理由である。
【0053】
基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。
基材樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン,ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)、ポリカーボネート、等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。
【0054】
導電性材料としては四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレンー酢酸サンビニル共重合、エチレンープロピレン共重合、エチレンーヘキセン共重合等のポリオレフィンである。
本実施形態においては、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、本発明の目的に反しない限り、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であってもかまわない。
【0055】
イオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易にローラ形状に成型することができる。
イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は、基材樹脂100重量部に対して30〜80重量部が選択され、帯電ローラの樹脂材料層27M2の厚さとしては、1〜3mmが選択されている。これは、樹脂材料層27M2が薄すぎると成型が困難であるうえに強度の面でも問題があり、樹脂材料層27M2が厚すぎると帯電ローラが大型化するうえに樹脂材料層27M2の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下することが理由である。
樹脂材料層27M2にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい保護層を数十μmの厚さで形成することもできる。
【0056】
樹脂材料層27M2は、切削して外径を整えられるが、その成形加工時に樹脂材料層27M2における長手方向、つまり帯電ローラの軸方向の端部にギャップ保持部材40を取り付けるための段差27M3(図4参照)が形成される。
【0057】
ギャップ保持部材40は、感光体ドラム表面に加圧されることにより帯電ローラ側との間の帯電ギャップを維持するための部材であり、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やFEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等のフッ素系樹脂材料の熱収縮チューブが用いられ、樹脂材料層27M2の外周面に捲装した状態で加熱されることにより収縮することで樹脂材料層27M2の表面に圧着される。
【0058】
ギャップ保持部材40に用いられる樹脂は離型性に優れるので、トナー固着が発生しにくくでき、さらに、絶縁性のフッ素系樹脂を使用することで、ギャップ保持部材40の位置で放電の発生をなくすことができる。これにより、放電が発生した場合に生起する放電生成物の量を少なくすることができ、放電生成物が感光体ドラム表面に蓄積した場合の感光体ドラム表面の摩擦係数の増加が原因となってクリーニング装置28M側のクリーニングブレード28M2が巻き込まれてしまう弊害をなくすこともできる。
【0059】
これらのフッ素系樹脂材料は離型性が優れるので樹脂に接着するのは困難であるが、熱収縮させて取り付けることで、接着剤を用いなくてもローラに固定することができる。
【0060】
ギャップ保持部材40は、帯電ローラの長手方向、つまり軸方向において感光体ドラム25M側での画像領域外に付き当てられることにより、帯電ローラの樹脂材料層27M2と感光体ドラム25Mとの間にギャップ(間隙)を形成することができる。
本実施形態では、異常放電が発生しないで均一な帯電状態が得られるようにするために、上述したギャップの最大値が100μm以下に抑えられている。このようなギャップを設定するために、感光体ドラム25M、帯電装置27Mとして用いられる帯電ローラはいずれも高精度が要求され、真円度も20μm以下に設定されている。このような加工精度およびギャップの精度維持により、帯電ローラの材料として硬度の高い樹脂材料が用いられてこの材料が有機感光体と接触した場合でも感光層に傷が付くようなことをなくすことができる。
【0061】
帯電装置27Mとして用いられる帯電ローラは、芯金27M1に取り付けられているギヤ(図示されず)が感光体ドラム25M側のフランジに形成されているギヤに噛み合うことで連動することができ、感光体ドラム25Mとほぼ等速で回転する。
【0062】
一方、帯電ローラには、図4乃至図7に示すような滑り止め部が設けられている。
図4において、帯電ローラ(便宜上、帯電装置を示す符号27Mを用いる)の軸方向において、感光体ドラム25Mの画像形成領域外に相当する端部に形成されている段差27M3の表面に、芯金27M1の長手方向(軸方向)に平行して深さが10〜100μmに設定された複数の溝(便宜上、符号27Pで示す)が並設され、この溝27Pがギャップ保持部材40(図3参照)に食い込むことで滑り止めを行うようになっている。
【0063】
図5に示す構成では、滑り止め部を構成する溝(便宜上、符号27P’で示す)が、芯金27M1の軸方向に対して傾斜角を有し、深さが10〜100μmに設定されて複数並設されている。溝27P’の傾斜角度は、帯電ローラ27Mの回転力により不用意に幅方向への伸びが生じない角度が設定される。これにより、不用意に幅方向にギャップ部材が伸びた場合に段差27M3の壁面との間で摺擦抵抗が発生しないようにして摺擦抵抗による摩擦熱の発生をなくし、熱膨張によるギャップ寸法の変化を発生させないようにする。また、溝27P、27P’の深さは、ギャップ部材40に対する剪断破壊を防止することを考慮して設定されている。
【0064】
滑り止め部を溝で構成した場合には、ギャップ保持部材40が溝および溝以外のそれぞれに対向することで、図4に示した帯電ローラの断面の一部である図7に示すように表面が凹凸状となるが、表面の凹凸は、図4に示した溝27Pの場合には、芯金28M1と平行する感光体ドラム25Mの軸線と平行して現れることになり、感光体ドラム25Mの周方向で規則的なギャップの変化が生じるが、図5に示した傾斜溝27P’では、ギャップ保持部材40の表面での凹凸が感光体ドラム25Mの軸方向で平行することがないので、規則的な変化を生じない。これにより、感光体ドラム25M側での回転ムラが生じた場合でもほぼ均一な帯電ギャップを維持することができ、帯電ムラによる画像劣化を防止することができる。なお、図4に示した場合でも、ギャップ寸法が前述した最大値以下に設定されているので、画像劣化を起こすことは勿論ない。
【0065】
滑り止め部の構成としては、図6に示すようにギャップ保持部材40が位置する領域での表面粗さを設定することがある。
図6に示す構成では、滑り止め部を段差27M3の表面粗さを段差27M3以外の樹脂材料層27M2の表面粗さよりも大きくし、本実施形態では、段差27M3表面での粗さ(Ra)が12.5a以上に設定されている。
【0066】
本実施形態は以上のような構成であるから、帯電ローラ27Mに設けられているギャップ部材30は、樹脂材料層27M2に対して熱収縮により圧着されることで一体化される。しかも、樹脂材料層27M2に形成されている段差27M3に装填された状態であるので、帯電ローラ27Mから外れるのを防止されることになる。
【0067】
一方、帯電ローラ27Mが感光体ドラム25Mと連動して回転すると、ギャップ保持部材40が感光体ドラム25Mの表面に加圧されることになり、感光体ドラム25Mと帯電ローラ27Mとの径の違いによる周速差を受ける。このため、ギャップ保持部材40は、帯電ローラ27Mの樹脂材料層27M2との間で滑りを生じるが、この滑りは段差27M3に設けられている溝27Pあるいは27’さらには表面粗さにより阻止されることになる。この結果、滑りにより発生する摩擦熱が原因するギャップ保持部材40の熱膨張が防止されることになるので、熱膨張によるギャップ寸法の変化、特にギャップが大きくなる傾向が抑止され、ギャップ寸法の拡大時に発生する異常放電が防止できることになる。
【0068】
本実施形態においては、感光体ドラムと帯電ローラとを一つのユニット内に配置しているので、ユニット内で感光体ドラムと帯電ローラとの位置が決まる構成にし、ユニット全体を交換することで、ギャップの調整を行う必要はなくユーザでも交換が容易である。上記実施形態では感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングが一体となったユニットで説明したが、クリーニングは別のユニット構成にしてもいいし、さらには現像を感光体や帯電と一体のユニットとすることもできる。
【0069】
本発明者は、以下に示す条件により画像の状態を実験した。
帯電ローラ27Mは、ステンレスからなる直径8mmの芯金27M1に、樹脂材料層27M2として、ABS樹脂100重量部にイオン導電剤60重量部を配合して得た樹脂組成物(体積抵抗率106Ωcm)を射出成形により成形した後、表面を切削加工し直径12mmとした。ここで、樹脂材料層27M2の両端に幅8mmの溝を形成した。
溝の深さは50μmとし、さらに、この面の表面粗さをRa12.5aとし、2mm間隔で深さ10μmの溝を、ローラ回転軸に対し30°の角度をつけ形成した。ここに厚さ100μmのPFAチューブを幅8mmに切って取り付けた。チューブの収縮は120℃の雰囲気中で20分間加熱した。
【0070】
帯電ローラ27Mをリコー製カラープリンタ「イプシオカラー8000」の感光体ユニット(プロセスカートリッジに相当)にセット、感光体線速125mm/secで通紙試験を行った。帯電バイアスはDC成分を−700V、AC成分をピーク間電圧2.2kV、周波数900Hzの正弦波とした。
【0071】
上記の条件で10万枚の通紙試験を行ったところ、試験を通して画像は良好であり、10万枚後の熱収縮チューブに膨らみは見られなかった。
【0072】
ちなみに、比較例として、滑り止め部を有しない場合を次の条件で実験を行った。
樹脂層の両端に幅8mmの溝を形成した。溝の深さは中央部を深さ50μm、両端部の1.5mmは深さ150μmとし、ここに厚さ100μmのPFAチューブを幅8mmに切って取り付けた。
【0073】
本実施形態に基づく実験例と同等の条件で、10万枚の通紙試験を行ったところ、8万枚後を過ぎたあたりから画像の一部に細かい点状の汚れが発生するようになった。
帯電装置を確認したところ、熱収縮チューブ中央が膨らみんでいたため、帯電ローラと感光体のギャップが広くなり異常放電を発生したためであった。
【0074】
【発明の効果】
請求項1および2記載の発明によれば、ギャップ保持部材の滑り止めが行えることでギャップ部材の回転を防止することができるので、ギャップ部材の回転時に発生する摩擦熱によるギャップ保持部材の熱膨張を阻止してギャップ保持部材により設定されている潜像担持体と帯電装置との間の帯電ギャップの変化を防止して異常放電などによる画像不良の発生を防止することが可能となる。
【0075】
請求項3記載の発明によれば、表面粗さを設定することによりギャップ部材に対する摩擦力を高めて滑り止めを行うことができるので、ギャップ部材の不用意な回転による摩擦熱尾発生を抑えることが可能となる。
【0076】
請求項4記載の発明によれば、帯電可能な材料層にイオン導電性材料を含む樹脂を用いることにより、加工性を向上させて加工精度を維持できると共にギャップの存在により異常放電を起こしにくい状態を得ることが可能となる。
【0077】
請求項5記載の発明によれば、ギャップ保持部材がフッ素を含む絶縁性樹脂材料で構成されているので、ギャップ保持部材自体での放電が抑制されると共に放電の抑制により放電生成物の発生を抑えることができるので、放電生成物による摩擦係数の増加により発生するクリーニング部材の巻き込み現象を防止してクリーニング特性の悪化を防止することが可能となる。
【0078】
請求項6記載の発明によれば、帯電可能な材料層の一部に芯金の長手方向と平行する複数の溝を設けるだけの簡単な構成によりギャップ部材が溝に食い込むようにして摩擦力を高めることができ、ギャップ部材の不用意な回転によるギャップの変化を防止することが可能となる。特の深さを規定することによりギャップ部材に対する剪断破壊を防止することでギャップの維持が可能となる。
【0079】
請求項7記載の発明によれば、請求項6記載の発明と同様に、複数の傾斜溝を設けるだけの簡単な構成によりギャップ部材が溝に食い込むようにして摩擦力を高めることができ、ギャップ部材の不用意な回転によるギャップの変化を防止することが可能となる。しかも、傾斜溝であることにより潜像担持体の長手方向と平行していないので、溝およびこれ以外の部分に対向するギャップ部材の表面での凹凸が潜像担持体の長手方向と平行しないことにより平行した場合に発生するギャップムラによる帯電の不均一性を防止して画像品質を向上させることが可能となる。
【0080】
請求項8記載の発明によれば、潜像担持体と帯電装置との間の最大ギャップが100μm以下に設定されているので、帯電装置に用いられる帯電部材が潜像担持体側に付着しているトナーによる汚染されることがなく、しかも、異常放電が発生しにくい環境とすることにより均一帯電を行えることで画像品質の悪化を防止することが可能となる。
【0081】
請求項9記載の発明によれば、放電開始電圧の2倍以上の電圧を有する交流電圧を重畳して印加することにより、ギャップの変動に対しても帯電電位を均一化して環境変動による安定性を維持することが可能となる。
【0082】
請求項10記載の発明によれば、帯電装置における帯電可能な材料層に加えてギャップ部材もクリーニングすることにより、潜像担持体に当接することで潜像担持体側に付着しているトナーが逆転移することによりギャップが変化するのを防止でき、さらには、トナーの付着による帯電電位が変化してしまうのを防止して安定した帯電状態を維持することが可能となる。
【0083】
請求項11記載の発明によれば、潜像担持体および帯電装置を纏めて収納したユニット構造のプロセスカートリッジをこれら装置が配置される筐体に対して着脱可能に設けているので、潜像担持体と帯電装置との間のギャップ調整を筐体側で行う必要がなく、メンテナンス性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態による帯電装置が適用される画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図2】図1に示した帯電装置を含む作像装置を構成するプロセスカートリッジの構成を説明するための模式図である。
【図3】帯電装置として用いられる帯電ローラの構成を説明するための模式図である。
【図4】図3に示した帯電ローラの要部構成の一例を示す模式図である。
【図5】図3に示した帯電ローラの要部構成の他の例を示す模式図である。
【図6】図3に示した帯電ローラの要部構成の別例を示す模式図である。
【図7】図4に示した帯電ローラの断面の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
20 画像形成装置
27M 帯電装置
27M1 芯金
27M2 帯電可能な樹脂材料層
27M3 段差
27P 溝
27P’ 傾斜溝
40 ギャップ保持部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device and an image forming apparatus, and more particularly, to a configuration for maintaining a predetermined gap set between the charging device and a latent image carrier.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a printing machine, an electrostatic latent image corresponding to image information from an exposure scan or a host computer is formed on a latent image carrier, and the electrostatic latent image is formed. There is a method in which a visible image is transferred to a recording medium such as a sheet after the visible image processing, and the transferred image is fixed to produce a copy or printout.
[0003]
The latent image carrier is charged uniformly on the surface of the photosensitive layer prior to the formation of the electrostatic latent image. The non-contact charging system using a corona charger or the like and a charging roller are used in the charging process. 2. Description of the Related Art A contact charging system capable of injecting electric charge by contacting an image carrier is known.
[0004]
The contact charging method uses a charging roller having a structure in which an elastic layer and a high-resistance layer are sequentially laminated on the surface of a core metal, and charges the latent image carrier surface by applying a predetermined voltage to the core metal. It tends to be used frequently in recent years because discharge products such as ozone and nitrogen oxide (NOx), which are observed in the non-contact charging system, are not generated and no adverse effects on the environment are caused.
However, in the contact charging method, since the charging roller serving as a charging member is in direct contact with the latent image carrier, foreign matters such as toner and paper powder remaining on the latent image carrier are likely to adhere. This may cause uneven charging of the latent image carrier.
[0005]
Therefore, there is a non-contact charging system in which a minute gap, that is, a so-called gap is set between the latent image carrier and the charging roller, and a discharge is performed in the minute gap. A structure in which a film is wound on the outer peripheral surface on the side of the direction end to set the minute gap described above (for example, Patent Document 1), a step or a groove is provided at an end in the axial direction of the charging roller, and a gap holding member is provided there. A configuration in which a charging roller is loaded is known (for example, Patent Literature 2), and a configuration in which a resin is provided on the outer peripheral surface of a cored bar instead of an elastic body is known as a configuration of a charging roller (for example, Patent Literature 3). ).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-194868 A (paragraph “0038” column, FIG. 4)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-55508 (paragraph “0018” column, FIG. 5)
[Patent Document 3]
JP 2001-337515 A (paragraph “0020” column, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When rubber is used as the elastic member used in the configuration of the charging roller, it is difficult to perform high-precision cutting, and, due to the member having a large thermal expansion, depending on the use environment. The gap maintaining accuracy is extremely poor.
On the other hand, when a resin material is used in place of the elastic material, the processing accuracy can be easily obtained because the hardness is stable and the processing is easy. In such a case, the gap accuracy may not be maintained due to abrasion due to rubbing over time. When an organic photoreceptor is used as the latent image carrier, the surface of the photoreceptor may be damaged by the contact of a gap holding member having a higher hardness than the photoreceptor material.
[0008]
Considering the wear of the material used for the gap holding member for the purpose of maintaining the gap accuracy, it is also conceivable to provide a thicker film than the film and provide it on the surface of the charging roller. As described above, the gap holding member may be provided at the step of the charging roller and held so as not to come off.
[0009]
However, when the gap holding member is mounted on the charging roller, slipping between the charging roller and the charging roller, in other words, rotation due to frictional relationship is not suppressed. For this reason, if slippage occurs between the charging roller and the gap holding member over time, the gap holding member thermally expands, thereby changing the size of the gap due to a dimensional change in the thickness direction of the gap member. become. In particular, when the thickness increases due to thermal expansion, the gap becomes larger than a predetermined value, and abnormal discharge may occur. The abnormal discharge cannot obtain uniform charging, and not only uneven charging and destruction of the photosensitive layer, but also an image having a formed image density and gradation that differ from desired conditions can be obtained.
[0010]
An object of the present invention is to target the above-described conventional charging device, particularly a configuration in which charging is performed while maintaining a small gap between the charging device and a latent image carrier, and reliably maintain gap accuracy to prevent adverse effects such as abnormal discharge. It is an object of the present invention to provide a charging device and an image forming apparatus having a configuration capable of performing the following operations.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a chargeable material layer is formed on the outer peripheral surface of the cored bar, and the chargeable material layer is wound on the surface of the chargeable material layer, protrudes from the surface of the material layer, and comes into contact with a mating side. In the charging device using the charging roller provided with the gap holding member capable of forming the above, a part of the surface of the chargeable material layer is configured as a non-slip portion.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the non-slip portion includes at least a region where the gap holding member is located.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect, the surface roughness of a part of the surface of the material layer where the gap holding member is located is made larger than the surface of the material layer. It is characterized by having.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the first aspect, a resin material containing an ion conductive material is used for the chargeable material layer. Features.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, the gap holding member is made of an insulating material containing fluorine.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, a part of the material layer where the gap holding member is located is parallel to a longitudinal direction of the cored bar. It is characterized in that a plurality of grooves having a depth of 10 to 1000 (μm) are formed.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to one of the first to fifth aspects, a part of the material layer where the gap holding member is located is provided on a part of the material layer with respect to a longitudinal direction of the cored bar. It is characterized in that a plurality of grooves having a tilt angle and a depth of 10 to 1000 (μm) are formed.
[0018]
The invention according to claim 8 uses the charging device according to any one of claims 1 to 7 for an image forming apparatus, wherein a gap between the gap holding member and the latent image carrier is set to 100 μm or less. It is characterized by having.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the eighth aspect of the present invention, the charging device has a peak-to-peak voltage that is at least twice the discharge starting voltage between the chargeable material layer and the latent image carrier. It is characterized in that the charging process is performed by superimposing and applying an AC voltage.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the eighth or ninth aspect, the charging device includes a cleaning member for cleaning the chargeable material layer, and the cleaning member is provided in a width direction of the material layer. And a structure capable of forming a layer including the gap holding member.
[0021]
According to an eleventh aspect of the present invention, in addition to the invention of the eighth aspect, at least the latent image carrier and the charging device are collectively housed to form a unit structure. A process cartridge is provided which is detachable from a housing in which the carrier and the charging device are arranged.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the illustrated examples.
FIG. 1 is a diagram showing one of the image forming apparatuses to which the belt device according to the present embodiment is applied, and the embodiments of the invention according to claims 14 to 16 will be described below.
The image forming apparatus shown in FIG. 1 uses a copying machine or a printer capable of forming a full-color image by the above-described four-tandem tandem system.
Other image forming apparatuses include a facsimile apparatus capable of performing image forming processing similar to that of the above-described copier and printer based on a received image signal. It should be noted that the image forming apparatus includes not only the above-described color image but also an apparatus which targets a single color image.
[0023]
The
[0024]
In FIG. 1, the
An
[0025]
The
The transfer belt 22A used in the
[0026]
The
[0027]
FIG. 2 is a diagram showing details of each image forming apparatus. Each of the
The
[0028]
In the
At the time of image formation, the
Next, the
[0029]
When the
[0030]
The electrostatic latent image formed on the
[0031]
The toner image of each color subjected to the visible image processing in the developing process becomes a child transferred to a recording sheet that is fed out with registration timing set by the
A recording sheet which is electrostatically attracted to the transfer belt 22A and is conveyed and moved together with the transfer belt 22A (for convenience, indicated by reference numeral S in FIG. 2) is provided in the
[0032]
The transfer paper that has undergone the transfer process for each color is separated from the transfer belt 22A by a drive roller of the transfer belt unit (for convenience, indicated by reference numeral 22A1 in FIG. 2), and is conveyed toward the fixing device 1 (see FIG. 1). The toner image is fixed on the transfer paper by passing through a fixing nip constituted by a fixing belt and a pressure roller. Thereafter, in the case of single-sided printing, the internal discharge tray 32 (see FIG. 1), Alternatively, the paper is discharged to the external paper discharge tray 33 (see FIG. 1).
[0033]
The
In FIG. 1, a recording sheet S that has passed through the fixing device 1 is conveyed toward a double-
[0034]
The transfer belt 22A provided in the
[0035]
Details of the photosensitive drum, charging device, developing device, and cleaning device used in each image forming device in the
In the present embodiment, the
[0036]
The conductive support has a volume resistance of 10 4 A material having a conductivity of Ωcm or less, for example, a metal tube such as aluminum or stainless steel, or a metal such as nickel processed into an endless belt shape is used.
The undercoat layer generally contains a resin as a main component. However, considering that the photosensitive layer is coated thereon with a solvent, these resins are resins having high solubility resistance to general organic solvents. Is desirable. Examples of such a resin include a water-soluble resin such as a polyvinyl alcohol resin, an alcohol-soluble resin such as a copolymerized nylon, a polyurethane resin, an alkyd-melamine resin, and an epoxy resin, and a curable resin that forms a three-dimensional network structure. No. Further, fine powder of a metal oxide such as titanium oxide, silica, and alumina may be added to the undercoat layer in order to prevent moiré and reduce residual potential. This undercoat layer can be formed using an appropriate solvent and a coating method. The thickness of the undercoat layer is suitably from 0 to 5 μm.
[0037]
The charge generation layer is a layer containing a charge generation material as a main component, and typical examples are a monoazo pigment, a disazo pigment, a trisazo pigment, and a phthalocyanine pigment. The charge generation material can be formed by dispersing the charge generation material together with a binder resin such as polycarbonate using a solvent such as tetrahydrofuran or cyclohexanone, and applying a dispersion. The coating is performed by a dip coating method or a spray coating. The thickness of the charge generation layer is usually 0.01 to 5 μm.
[0038]
The charge transporting layer can be formed by dissolving or dispersing the charge transporting material and the binder resin in an appropriate solvent of tetrahydrofuran, toluene, and dichloroethane, and applying and drying this. Among the charge transport materials, low-molecular charge transport materials include an electron transport material and a hole transport material. Examples of the electron transporting material include chloranil, bromoanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, Electron accepting substances such as 3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide are exemplified. Examples of the hole transport material include oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, thiophene derivatives, and the like. Electron donating substances. As the binder resin used for the charge transport layer together with the charge transport material, polystyrene resin, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyester resin, polyarylate resin, polycarbonate resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine Thermoplastic or thermosetting resins such as resin and phenolic resin are exemplified. The thickness of the charge transport layer may be appropriately selected in the range of 5 to 30 μm according to desired characteristics of the photoreceptor.
[0039]
Further, a protective layer may be formed on the photoreceptor as a surface layer for the purpose of protecting the photosensitive layer and improving durability.
[0040]
In the
[0041]
The developing
[0042]
The toner has a binder resin, a colorant, and a charge control agent as main components, and is further added with other additives as needed. As specific examples of the binder resin, polystyrene, styrene-acrylate copolymer, polyester resin, and the like can be used. As a colorant (for example, yellow, magenta, cyan, and black) used for the toner, those known for toner are used.
The amount of the colorant is suitably from 0.1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
[0043]
Specific examples of the charge control agent include a nigrosine dye, a chromium-containing complex, a quaternary ammonium salt, and the like, which are used depending on the polarity of the toner particles. The amount of the charge control agent is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
[0044]
It is advantageous to add a fluidity imparting agent to the toner particles. Examples of the fluidity-imparting agent include fine particles of a metal oxide such as silica, titania, and alumina, and those obtained by subjecting the fine particles to a surface treatment with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, or the like, or polystyrene, polymethyl methacrylate, or polyfluorinated metal. Polymer particles such as vinylidene are used. The particle size of these fluidity-imparting agents is in the range of 0.01 to 3 μm. The addition amount of these fluidity-imparting agents is preferably in the range of 0.1 to 7.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner particles.
[0045]
As a method for producing the toner for a two-component developer used in the developing device of the present embodiment, it can be produced by various known methods or a method combining them. For example, in the kneading and pulverizing method, a binder resin and a coloring material such as carbon black and necessary additives are dry-mixed, heated and kneaded with an extruder or a two-roll, three-roll, or the like, and then cooled and solidified. The toner is obtained by pulverizing with a pulverizer such as a jet mill and classifying with an airflow classifier. Further, a toner can be directly produced from a monomer, a colorant, and an additive by a suspension polymerization method or a non-aqueous dispersion polymerization method.
[0046]
As the carrier, a core material itself or a core material provided with a coating layer is generally used. The core material of the resin-coated carrier that can be used in the present embodiment is ferrite or magnetite. The particle size of the core material is suitably about 20 to 60 μm.
[0047]
Materials used for forming the carrier coating layer include vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinyl ether substituted with a fluorine atom, and vinyl ketone substituted with a fluorine atom. As a method of forming the coating layer, a resin may be applied to the surface of the carrier core material particles by a spraying method, a dipping method, or the like, as in the related art.
[0048]
As shown in FIG. 2, each of the
[0049]
The
[0050]
The cleaning device for the charging device (for convenience, indicated by
[0051]
The detailed configuration of the
As shown in FIG. 3, a charging device (for convenience, described using
Stainless steel is used for the core metal 27M1, and its diameter is selected to be about 6 to 10 mm, thereby preventing bending deformation when cutting or pressing against the photosensitive drum and obtaining processing accuracy. In this way, the charging device is prevented from becoming large and the mass from increasing.
[0052]
The resin material layer 27M2 used as the chargeable material layer has a thickness of 10 6 -10 9 A material having a volume resistance of Ωcm is selected. This is because if the resistance is too low, leakage of the charging bias tends to occur when there is a defect such as a pinhole in the photosensitive drum, and if the resistance is too high, the discharge does not sufficiently occur and a uniform charging potential is obtained. The reason is that you cannot do that.
[0053]
A desired volume resistance can be obtained by mixing a conductive material with a resin serving as a base material.
As the base resin, resins such as polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polystyrene, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), and polycarbonate can be used. Since these base resins have good moldability, they can be easily formed.
[0054]
As the conductive material, an ion conductive material such as a polymer compound having a quaternary ammonium base is preferable. Examples of the polyolefin having a quaternary ammonium group include polyethylene, polypropylene, polybutene, polyisoprene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-san vinyl acetate copolymer, ethylene-propylene Polyolefin such as copolymerization and ethylene-hexene copolymerization.
In the present embodiment, the polyolefin having a quaternary ammonium base has been exemplified, but a polymer compound other than the polyolefin having a quaternary ammonium base may be used as long as the object of the present invention is not contravened.
[0055]
The ionic conductive material is uniformly blended with the base resin by using means such as a biaxial kneader or a kneader. By subjecting the compounded material to injection molding or extrusion molding on a cored bar, it can be easily molded into a roller shape.
The compounding amount of the ion conductive material and the base resin is selected from 30 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin, and the thickness of the resin material layer 27M2 of the charging roller is selected from 1 to 3 mm. ing. This is because if the resin material layer 27M2 is too thin, molding is difficult and there is a problem in strength. If the resin material layer 27M2 is too thick, the charging roller becomes large, and the actual resistance of the resin material layer 27M2 increases. The reason is that the charging efficiency is reduced due to the increase in the charge efficiency.
The resin material layer 27M2 may be coated with a protective layer having a thickness of several tens of μm to which toner or the like does not easily adhere by coating or the like.
[0056]
The outer diameter of the resin material layer 27M2 can be adjusted by cutting, but a step 27M3 for attaching the
[0057]
The
[0058]
Since the resin used for the
[0059]
These fluorine-based resin materials are difficult to adhere to the resin because of their excellent releasability, but can be fixed to the roller by using heat shrinkage without using an adhesive.
[0060]
The
In the present embodiment, the above-described maximum value of the gap is suppressed to 100 μm or less in order to obtain a uniform charged state without generating abnormal discharge. In order to set such a gap, the charging roller used as the
[0061]
The charging roller used as the charging
[0062]
On the other hand, the charging roller is provided with a non-slip portion as shown in FIGS.
In FIG. 4, in the axial direction of the charging roller (for convenience, a charging device is denoted by reference numeral 27M), a metal core is attached to the surface of a step 27M3 formed at an end corresponding to the outside of the image forming area of the
[0063]
In the configuration shown in FIG. 5, the groove (indicated by reference numeral 27P ′ for convenience) constituting the anti-slip portion has an inclination angle with respect to the axial direction of the core metal 27M1, and the depth is set to 10 to 100 μm. A plurality are arranged side by side. The inclination angle of the
[0064]
When the non-slip portion is formed by a groove, the
[0065]
As a configuration of the non-slip portion, as shown in FIG. 6, the surface roughness may be set in a region where the
In the configuration shown in FIG. 6, the anti-slip portion has the surface roughness of the step 27M3 larger than that of the resin material layer 27M2 other than the step 27M3. In the present embodiment, the roughness (Ra) on the surface of the step 27M3 is reduced. It is set to 12.5a or more.
[0066]
Since the present embodiment is configured as described above, the
[0067]
On the other hand, when the charging
[0068]
In the present embodiment, since the photosensitive drum and the charging roller are arranged in one unit, the position of the photosensitive drum and the charging roller is determined in the unit, and by replacing the entire unit, There is no need to adjust the gap, and the user can easily change the gap. In the above-described embodiment, the description has been made of the unit in which the photosensitive drum, the charging roller, and the cleaning are integrated. However, the cleaning may be configured as another unit, and further, the development may be performed as a unit integrated with the photoconductor and the charging. You can also.
[0069]
The inventor conducted experiments on the state of an image under the following conditions.
The charging
The depth of the groove was 50 μm, and the surface roughness of this surface was Ra 12.5a, and grooves with a depth of 10 μm were formed at 2 mm intervals at an angle of 30 ° with respect to the roller rotation axis. Here, a PFA tube having a thickness of 100 μm was cut into a width of 8 mm and attached. The tube was shrunk by heating at 120 ° C. for 20 minutes.
[0070]
The charging
[0071]
When a paper passing test was performed on 100,000 sheets under the above conditions, the image was good throughout the test, and no swelling was observed in the heat-shrinkable tube after 100,000 sheets.
[0072]
By the way, as a comparative example, an experiment was conducted under the following conditions in the case where no anti-slip portion was provided.
8 mm wide grooves were formed at both ends of the resin layer. The depth of the groove was 50 μm at the center and 1.5 mm at both ends, and the depth was 150 μm. A PFA tube having a thickness of 100 μm was cut into a width of 8 mm and attached.
[0073]
When a 100,000-sheet passing test was performed under the same conditions as those of the experimental example based on the present embodiment, fine dot-like stains began to be generated on a part of the image after about 80,000 sheets. Was.
When the charging device was checked, the center of the heat-shrinkable tube was bulging, and the gap between the charging roller and the photosensitive member was widened, causing abnormal discharge.
[0074]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, since the gap holding member can be prevented from slipping, rotation of the gap member can be prevented. Therefore, thermal expansion of the gap holding member due to frictional heat generated when the gap member rotates. This prevents the change of the charging gap between the latent image carrier and the charging device set by the gap holding member, thereby preventing the occurrence of image defects due to abnormal discharge or the like.
[0075]
According to the third aspect of the present invention, by setting the surface roughness, it is possible to increase the frictional force with respect to the gap member and perform the slip prevention, thereby suppressing the occurrence of frictional heat tail due to the careless rotation of the gap member. Becomes possible.
[0076]
According to the fourth aspect of the present invention, by using a resin containing an ion conductive material for the chargeable material layer, the workability can be improved and the processing accuracy can be maintained, and abnormal discharge is less likely to occur due to the presence of the gap. Can be obtained.
[0077]
According to the fifth aspect of the present invention, since the gap holding member is made of the insulating resin material containing fluorine, the discharge in the gap holding member itself is suppressed and the generation of the discharge product is suppressed by suppressing the discharge. Therefore, it is possible to prevent the cleaning member from being entangled due to an increase in the friction coefficient due to the discharge product, thereby preventing deterioration of the cleaning characteristics.
[0078]
According to the sixth aspect of the present invention, the frictional force is reduced by a simple structure in which a part of the chargeable material layer is provided with a plurality of grooves parallel to the longitudinal direction of the metal core so that the gap member cuts into the groove. It is possible to prevent the gap from changing due to inadvertent rotation of the gap member. By defining the specific depth, the gap member can be maintained by preventing the shear fracture of the gap member.
[0079]
According to the seventh aspect of the present invention, similarly to the sixth aspect of the present invention, the frictional force can be increased by a simple configuration in which only a plurality of inclined grooves are provided so that the gap member cuts into the groove. It is possible to prevent a change in the gap due to inadvertent rotation of the member. In addition, since the groove is not parallel to the longitudinal direction of the latent image carrier due to the inclined groove, irregularities on the surface of the gap member facing the groove and other portions are not parallel to the longitudinal direction of the latent image carrier. Accordingly, it is possible to prevent non-uniformity of charging due to gap non-uniformity that occurs when parallel, and to improve image quality.
[0080]
According to the eighth aspect of the present invention, since the maximum gap between the latent image carrier and the charging device is set to 100 μm or less, the charging member used for the charging device adheres to the latent image carrier side. By setting the environment in which the toner is not contaminated and in which an abnormal discharge is unlikely to occur, uniform charging can be performed, so that deterioration of image quality can be prevented.
[0081]
According to the ninth aspect of the present invention, by superimposing and applying an AC voltage having a voltage equal to or more than twice the discharge start voltage, the charging potential is made uniform even with a gap change, and stability due to environmental change is obtained. Can be maintained.
[0082]
According to the tenth aspect of the present invention, by cleaning the gap member in addition to the chargeable material layer in the charging device, the toner adhering to the latent image carrier by the contact with the latent image carrier is reversed. The transfer prevents the gap from changing, and further prevents the charging potential from changing due to the adhesion of the toner, thereby maintaining a stable charging state.
[0083]
According to the eleventh aspect of the present invention, the process cartridge having a unit structure in which the latent image carrier and the charging device are collectively housed is detachably provided in the housing in which these devices are arranged. It is not necessary to adjust the gap between the body and the charging device on the housing side, and it is possible to improve maintainability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus to which a charging device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration of a process cartridge constituting an image forming apparatus including the charging device shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a charging roller used as a charging device.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a main part of the charging roller illustrated in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic diagram showing another example of a main configuration of the charging roller shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the main part of the charging roller shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a schematic diagram showing a part of a cross section of the charging roller shown in FIG.
[Explanation of symbols]
20 Image forming apparatus
27M charging device
27M1 cored bar
27M2 Chargeable resin material layer
27M3 step
27P groove
27P 'Inclined groove
40 Gap holding member
Claims (11)
上記帯電可能な材料層表面の一部が滑り止め部として構成されていることを特徴とする帯電装置。A gap holding member capable of forming a chargeable material layer on the outer peripheral surface of the core metal, forming a gap by being wound on the surface of the chargeable material layer, projecting from the surface of the material layer, and contacting a mating side. In a charging device using a charging roller provided with
A charging device, wherein a part of the surface of the chargeable material layer is configured as a non-slip portion.
上記滑り止め部は、少なくとも上記ギャップ保持部材が位置する領域を含むことを特徴とする帯電装置。The charging device according to claim 1,
The charging device, wherein the non-slip portion includes at least a region where the gap holding member is located.
上記材料層表面における上記ギャップ保持部材が位置する領域の一部の表面粗さが上記材料層表面よりも大きくされていることを特徴とする帯電装置。The charging device according to claim 1, wherein
A charging device, wherein the surface roughness of a part of the surface of the material layer where the gap holding member is located is larger than the surface of the material layer.
上記帯電可能な材料層にはイオン導電性材料を含有する樹脂材料が用いられていることを特徴とする帯電装置。The charging device according to claim 1, wherein:
A charging device characterized in that a resin material containing an ion conductive material is used for the chargeable material layer.
上記ギャップ保持部材は、フッ素を含む絶縁性材料で構成されていることを特徴とする帯電装置。The charging device according to claim 1, wherein:
The charging device, wherein the gap holding member is made of an insulating material containing fluorine.
上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に平行する深さ10〜1000(μm)の溝が複数形成されていることを特徴とする帯電装置。The charging device according to any one of claims 1 to 5,
A charging device, wherein a plurality of grooves having a depth of 10 to 1000 (μm) parallel to the longitudinal direction of the cored bar are formed in a part of the material layer where the gap holding member is located.
上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に対して傾斜角を有する深さ10〜1000(μm)の溝が複数形成されていることを特徴とする帯電装置。The charging device according to any one of claims 1 to 5,
A plurality of grooves each having a depth of 10 to 1000 (μm) having an inclination angle with respect to a longitudinal direction of the cored bar are formed in a part of the material layer where the gap holding member is located. apparatus.
上記帯電装置における帯電可能な材料層と潜像担持体との間での放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳して印加して帯電行程を実施することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 8,
The charging process is performed by superimposing and applying an AC voltage having a peak-to-peak voltage that is at least twice the discharge starting voltage between the chargeable material layer and the latent image carrier in the charging device. Image forming apparatus.
上記帯電装置には上記帯電可能な材料層を清掃するクリーニング部材が設けられ、該クリーニング部材は上記材料層の幅方向で上記ギャップ保持部材を含んで成層可能な構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 8, wherein
The charging device is provided with a cleaning member for cleaning the chargeable material layer, and the cleaning member has a configuration capable of forming a layer including the gap holding member in a width direction of the material layer. Image forming apparatus.
少なくとも上記潜像担持体および帯電装置が纏められて収納されてユニット構造とされてこれら潜像担持体および帯電装置を配置する筐体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 8 to 10,
At least the latent image carrier and the charging device are collectively accommodated and housed in a unit structure, and a process cartridge detachable from a housing in which the latent image carrier and the charging device are arranged is provided. Image forming apparatus.
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